近日，中國林科院木材工業研究所木質復合材料創新團隊利用折射率與纖維素不匹配的樹脂浸入脫除木質素（或脫除木質素發色、助色等基團）的木材，固化之后得到了高霧度透光木質復合材料。由于該材料可將束狀聚集激光進行3D空間散射，進而實現照明效果，團隊將其命名為木質激光散射體復合材料（簡稱“激光木材”）。研究成果于近日發表于《先進材料》（Advanced Materials）上。
激光木材的制備過程及其在照明領域的應用示范。中國林科院供圖
透明木材（亦叫透光木材、玻璃木、木質玻璃等）是在木材科學與材料科學基礎上交叉孕育發展起來的一種新型綠色復合材料。常規做法是將折射率與纖維素匹配的高分子樹脂浸入脫除木質素（或脫除木質素發色、助色等基團）的木材中，固化成具有一定霧度的透光木質復合材料。霧度（亦叫不清晰度）作為透明木材的一個特點，使得該材料在需要高透明的領域難以得到應用，從而變成一個缺點。
論文第一作者兼通訊作者、木材工業研究所副研究員唐啟恒說，霧度主要是由于光在透明木材中散射引起的，無法避免，很多研究人員致力于解決霧度的問題，卻忽視了一個道理：是否可以反其道而行之，充分提高并利用霧度，探索其在現代科學中的功能定位。
于是，該團隊利用逆向思維，研究得到的這一高霧度透光木質復合材料，在微觀下表現為木材細胞骨架和樹脂形成雙相互穿網絡結構。該結構形成折射率極其不均勻介質體系，促使光在網絡結構中發生高度散射。而這種高散射特性卻恰好成為將束狀聚集的激光進行3D空間散射的天然優勢，無需經過光轉換步驟，即可實現高效率固態激光照明。
這有效解決了當前發光二極管（LED）存在光轉換“效率下降”的致命缺點，打開了木材在激光照明領域應用的可能性，有望成為下一代光源的潛在競爭者。
與此同時，調整紅綠藍三基色激光照射比例時，該材料還能發出不同顏色的光，從而開創性利用木材再現了牛頓在350多年前光的合成實驗。
論文共同通訊作者、木材工業研究所研究員陳勇平表示，“激光木材”未來在多個領域均具有巨大的應用前景。該成果不僅為木材光電子學的發展及木材高值化利用提供理論參考，而且還可以助力我國綠色低碳高質量發展和生態文明建設。
該項工作得到國家林草局青年拔尖人才項目、國家自然科學基金項目等資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202306593
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